Azərbaycan Dövlət Aqrar Universiteti.
Fakültə: mühəndislik ixtisasları
Kafedra: Aqrar fizika və riyaziyyat
Fənn: Fizika
Mühazirəçi: f.-r.e.n., dosent Ağayev Q.Ü.
Ədəbiyyat:
1. Савельев И.В. Общий курс физики. I, II, III т.т. М. 1989.
2. Friş S.A. Timoryeva A.N. Ümumi fizika kursu. I, II, III
hissələr, 1962.
3. Qocayev N. M. Ümumi fizika kursu. Mexanika. Bakı,1978.
4. Xaйкин С.Э. Физические основы механики.М.,1971.
5. Ramazanzadə M. H. Fizika kursu. Bakı,1987.
6. Кикоин И.К. Кикоин А.К. молекулярная физика. М.,1963.
7. Kalaşnikov S. Q. Elektrik bəhsi. Bakı,1980.
8. Грабовский Р.И. Курс физики. М. 2007
GƏNCƏ-2010
2
Mövzu № 29 Atom fizikası haqqında məlumat.
1. Rezerford təcrübəsi. Hidrogen atomu.
2. Bor postulatları.
3. Hidrogen atomunun kvant nəzəriyyəsi (Bora
görə).
4. Frank və Hers təcrübəsi.
5. Kvant ədədləri.
6. Pauli prinsipi. Atomda elektron örtüklərin
quruluşu.
Rezerford təcrübəsi. Hidrogen atomu.
Kütlənin atomun daxilində paylanmasını tətqiq etmək üçün Rezerford 1906-cı ildə
-
zərrəciklərlə atomları zondlayaraq (
-zərrəciyin nazik təbəqəyə düşməsi ilə) belə bir nəticəyə
gəlmişlər.
1.
Atomun bütün (+) yükü və kütləsi toplanmış nüvə onun mərkəzində yerləşir.
2.
Nüvə 10
-14
tərtibli diametrə malikdir və bu təxminən 10000 dəfəatomun öz
ölçülərindən (~10
-10
m) azdır.
3.
Atom bütövlükdə neytraldır, onun elektronlarının sayı nüvənin yükü kimi elementin
dövri sistemdəki sıra nömrəsinə bərabərdir və yüngül olan elektronlar böyük kütləli nüvəətrafında
qapalıorbitlərlə hərəkət edir.
Başqa təcrübələr göstərmişdir ki, atom dayanıqlı və hər bir elementin atomu özünə xas olan xətti
spektr verir. Atomun Rezerford modelinin inkişafında hidrogen atomunun xətti spektrinin tədqiqi
xüsusi rol oynamışdır. Ona görə əvvəlcə hidrogen atomunun xətti spektrini nəzərdən keçirək.
Közərmiş bərk cisimlər bütöv spektr verir, işıqlanan qaz və buxarların spektrləri xətti və zolaqlı
olur. Atom xətti, milekul zolaqlı spektr verir.
Hidrogen atomunun xətti spektrini Balmer müşahidə etmişdir. O müəyyən etmişdir ki, hidrogen
atomunun xətti spektrində spektral xətlər, spektrin bənövşəyi hissəsinə tərəf, getdikcə bir birinə
yaxınlaşır parlaqlıqlarınıda azaldır. Spektrin müəyyən yerində həmin xətlər birləşib spektrin bütöv
hissəsini təşkil edir.
Hidrogen atomunun xətti spektrində müşahidə olunan bütün xətlərin tezliyi aşağdakı ifadə ilə
müəyyən olunur (Balmer düsturu ilə):
2
2
1
1
n
k
Rc
(1)
Burada: c- vakuumda işıq sürəti; R- Ridberq sabitidir;
k
n
- baş kvant ədədləridir;
...
..........
3
,
2
,
1
k
k
k
n
k-ları eyni olan xətlər qrupuna seriya deyilir.
Layman seriyası (
1
k
) üçün:
.......
3
,
2
;
1
1
1
2
2
n
n
Rc
Balmer seriyası (
2
k
) üçün:
.......
4
,
3
;
1
2
1
2
2
n
n
Rc
Paşen seriyası (
3
k
) üçün:
.......
5
,
4
;
1
3
1
2
2
n
n
Rc
alınır.
Sonralar Breket (
4
k
); Pfund (
5
k
) və Hemfri (
6
k
) spektral seriyaları aşkar edilmişdirlər.
Nüvəsinin yükü
ze
və cəmi bir elektronu olan atomlara (məsələn:
He
+
, Li
++
, Be
+++
və.s. ) hidrogenə
oxşar (bənzər) atomlar deyirlər.
Hidrogenə bənzər atomlar üçün (1) ifadəsi belə şəkildə yazılır:
2
2
2
1
1
n
k
c
z
(2)
Burada
z -elementin dövri cədvəldəki sıra nömrəsidir.
k-nın hər bir qiymətinə maksimal tezlikli
n
seriyanın sərhədi uyğundur. Bu sərhədə term
n
T deyilir.
3
Hidrogen üçün:
2
n
R
T
n
;
Hidrogenəbənzər atom üçün:
2
2
n
R
z
T
n
Bor postulatları.
Hidrogen atomunun spektri və enerji səviyyələri ilk dəfə Borun postulatları köməyi ilə izah
edillmişlər. Bu postulatlar aşağdakılardır:
1.
Atomda elə dairəvi atomlar var ki, həmin orbitlər üzrə hərəkət edən elektron
şüalandırmır. Bu cür orbitlər stasionar orbitlər adlanır.
2.
Stasionar orbitlər üzrə hərəkət edən elektronun (L) impuls momenti
2
h
-nin tam
mislinə bərabər olur, yəni
n
h
n
r
m
L
n
n
2
;
..........
3
,
2
,
1
n
burada
m - elektronun kütləsi,
n
- onun n -ci orbitdəki sürəti,
n
r -
n -ci dairəvi orbitin radiusu,
san
C
h
34
10
625
.
6
- Plank sabitidir.
n dairəvi orbitin uzunluğunda yerləşən elektronun de-Broyl dalğalarının sayınabərabərdir:
n
h
rm
r
2
2
m
h
3.
elektron bir stasionar orbitdən digərinəkeşərkən o orbitlərin enerjiləri fərqinə
bərabər enerji ya udur, ya da şüalandırır
h
W
W
k
n
n
W və
k
W -
n -ci və
k
-ci orbitlərdəki elektronun enerjisidir. Əgər
n
W >
k
W olarsa, şüalanma baş
verir.Əgər
n
W <
k
W olarsa, udma baş verir.
Hidrogen atomunun kvant nəzəriyyəsi (Bora görə).
Hidrogen atomunun
1
z
bir elektronu var. Elektronun
r radiuslu orbit üzrə hərəkəti zamanı
ona nüvə tərəfindən təsir edən kulon qüvvəsi
2
0
2
4
r
e
F
kul
mərkəzəqaçma qüvvəsi
r
m
F
q
m
2
.
rolunu
dörür. Yəni
q
m
kul
F
F
.
olduğundan
2
0
2
4
r
e
r
m
2
(1) alırıq.
Buradan:
2
0
2
2
4
r
e
m
(2) alırıq.
Elektronun nüvə ilə qarşılıqlı təsir nəticəsində malik olduğu potensial enerjisi
r
F
W
kul
P
r
r
e
2
0
2
4
2
0
2
4
r
e
(3) bərabərdir,
burada (-) işarə onu göstərir ki, elektron sahə qüvvələri təsirindən hərəkət edərsə onun potensial
enerjisi azalar.
Elektronun kinetik enerjisi
2
2
m
W
k
düsturunda (2) ifadəsini nəzərə alaq:
r
e
W
k
0
2
8
(4).
(3) və (4)-dən elektronun tam enerjisini tapmaq olar.
P
k
W
W
W
r
e
0
2
8
r
e
0
2
4
r
e
0
2
8
(5)
Buna görə elektronun nüvəyə nisbətən maqnit momenti :
2
h
n
r
m
....
,.........
3
,
2
,
1
n
4
Elektronun dairəvi orbitində tam sayda dalğa uzunluqları
yerləşməlidir, yəni
n
r
2
olur. Burada de-Broyla görə
m
h
olduğunu nəzərə alaq:
m
h
n
r
2
, və ya
n
h
n
r
m
2
. Bu kvantlanma qaydasıdır.
Buradan alırıq:
mr
n
(6)
(6) ifadfəsini (2)-də yerinə yazaq:
2
2
2
2
r
m
n
m
r
e
0
2
4
Buradan
2
2
2
0
4
me
n
r
(7)
Bu ifadədən görünür ki, n ədədi dəyişdikcə Bor orbitinin radiusu diskret olaraq dəyişir. Deməli,
stasionar orbitlərin radiusları istənilən qiymət ala bilməz: onlar müəyyən kvant şərti əsasında təyin
edilməlidir. Orbitlərin seçilməsi üçün qəbul olunmuş bu metod kvantlanma metodu adlanır.
(7)-ni (5)-də nəzərə alaq:
2
2
4
2
0
2
4
1
n
me
W
(8)
Bu ifadə elektronun n-ci orbitdəki enerjisini ifadə edir.
Borun II postulatına görə:
k
n
W
W
h
və ya
2
2
2
W
W
h
W
h
W
n
k
n
Buradə
(8)
ifadəsini
nəzərə
aldıqda
Balmerin
empirik
düsturunu
alırıq:
2
2
2
2
3
4
2
0
1
1
1
1
4
4
1
k
n
Rc
k
n
me
(9)
Burada :
3
4
2
0
4
4
1
me
Rc
; (
m
R
1
10
097
.
1
7
-Ridberq sabitidir).
Gördüyümüz kimi Bor nəzəriyyəsi təcrübi faktları bütövlüklə izah edir.
Bor nəzəriyyəsinin əsasını təşkil edən enerjinin diskretliyini təcrübədə aşkara şıxaran Frank və
Hers olmuşdur.
Frank və Hers təcrübəsi.
Seyrəkləşmiş civə buxarı ilə dolu öç elektrodlu boruda cərəyan şiddətinin sürətləndirici
potensialdan asılılığını öyrənmək məqsədi ilə aşağıdakı qurğudan istifadə edilmişdir.
Közərmə katodundan çıxan elektronlar katod ilə tor arasında
1
batareyası ilə sürətləndirici
potensial yaradır.
Torla anod arasında isə
2
mənbəyi vasitəsi
ilə tormozlayıca sahə yaradılır
V
U
5
.
0
1
.
Potensiallar fərqi
2
1
olan sahədə
sürətlənmiş elektronun qazandığı kinetik enerji
belə olacaqdır:
2
1
2
2
e
m
Bu elektron civə buxarının atomları ilə toqquşarkən ya enerjisini civə atomuna verəcək, sürəti
azalacaq və ya toqquşma elestiki olarsa, elektron enerjisini saxlayacaqdır. Birinci halda
tormozlayıcı (T-A) sahə elektronun anıd üzərinə düşməsinə mane olacaqdır, ikinci halda isə mane
ola bilməyəcəkdir.
Borun I postulatına görı cıvə buxarının atomları istənilən miqdarda enerji uda bilməz. Civə
buxarının atomları ilə toqquşma zamanı elektron elə miqdarda enerji (
eV
86
.
4
) atomun bir enerji
səviyyəsindən digər enerji səviyyəsinə keşməsinə kifayət etmiş olsun. Civə buxarının atomları üçün
5
bu enerji
eV
86
.
4
olduğundan katodla tor arasında potensiallar fərqi 1·
eV
86
.
4
; 2·
eV
86
.
4
;
3·
eV
86
.
4
;........ olan hallarda elektronla atonların zərbəsi qeyri-elastiki olacaq və anod cərəyanı
kəskin olaraq azalacaqdır.
Bu təcrübəeyni zamanda Borun III postulatının da doğruluğunu isbat edir. Zərbə qeyri-elastiki
olarsa, civə buxarının atomu
eV
86
.
4
enerji udacaq bir enerji səviyyəsindən digərinə keçir və atom
həyəcanlanmış olur. Atom normal halına keçərkən artıq enerjisini
k
n
W
W
monoxromatik dalğa
şəklində şüalandırdığından yazmaq olar:
h
E
E
k
n
eV
86
.
4
Buradan
0
2537 A
E
E
hc
k
n
. Bu da təcrübədən alınan ədədə çox yaxın bir ədəddir.
Kvant ədədləri.
Atomda hər bir elektronun vəziyyəti dörd kvant ədədi ilə xarakterizə olunur. Bu kvant ədədləri
bunlardır:
n - baş kvant ədədi,
l
- orbital kvant ədədi,
l
m - maqnit kvant ədədi və S-spin kvant ədədi.
1.
n - baş kvant ədədi atomda elektronların enerji səviyyələrini, yəni elektronun nüvədən
uzaqlaşma məsafəsini müəyyən edir.
n -in qiyməti artdırca atomda elektronların nüvə ilə əlaqə
enerjisi azalır
,.....
6
,
5
,
4
,
3
,
2
,
1
n
Elektron örtükləri: K,L,M,N,O,P.....
Atomda
n -i eyni olan elektroinlar atomda elektron örtüyü (təbəqəsi və ya qabığı) əmələ gətirir.
n -in hər qiymətinə uyğun enerji səviyyələri K,L,M,N,O,P və.s. ilə göstərilir.
2.
l
- orbital (əlavə,azimutal) kvant ədədi elektronun impuls momentini xarakterizə edir və
orbitin dartılma dərəcəsini müəyyən edir.
1
......
,.........
3
,
2
,
1
n
l
və
1
l
l
L
l
Bor-Zommerfeld modelinə əsasən ellipsin kiçik yarım oxunun (b) böyük yarım oxuna olan (a)
nisbəti aşağdakı şərti ödəməlidir:
n
l
a
b
1
n - baş kvant ədədi,
l
- orbital kvant ədədidir.
Məsələn: hidrogen atomunun əsas orbiti üçün
n =1 onda
0
1
n
l
olur və
1
a
b
yəni orbit çevrə formasındadır.
n =3,
l
=0 vəziyyəti 3S səviyyətini göstərir.
3
1
a
b
olur, orbit ən çox
dartılmış olur.
n =3 və
l
=1 vəziyyəti 3p səviyyətinə uyğun olur,
3
2
a
b
qiymətini alır,
orbitin az dartıldığını göstərir.
n =3 və
l
=2 vəziyyəti 3d səviyyəstinə uyğundur,
1
a
b
olur, bu da orbitin çevrə olduğunu
göstərir.
Elektron müəyyən elektron örtüyü adlanan səviyyədə yerləşdikdə, orbital kvant ədədinə (
l
)
uyğun yarım səviyyələr uyğun gəlir. Bu yarım səviyyələr belə işarə olunurlar:
,.....
,
4
,
3
,
2
,
1
n
Yarım səviyyələr: s, p, d, f, g......
Hər bir elektron örtüyündə olan layların sayı (n) baş kvant ədədinə bərabərdir. Məsələn:
n =1 ( K səviyyəsi) 1s;
n =2 (L səviyyəsi) 2s və 2p;
n =3 (M səviyyəsi) 3s, 3p və 3d yarım səviyyələrindən ibarətdir və.s.
6
3.
m - maqnit kvant ədədi xarici maqnit sahəsində elektronun orbitinin istiqamətlənməsini
müəyyən edir. Başqa sözlə
m elektronun orbital impuls momenti
e
L
və onunla bağlı olan orbital
maqnit momentinin fəzadakı vəziyyətini müəyyən edir.
m cəmi
1
2
l
qiymət ala bilir.
l
m
..
,.........
4
,
3
,
2
,
1
,
0
Xarici sahənin
B
təsirindən atomda elektron
1
2
l
sayda orbitlər üzrə hərəkət edə bilər.
Xarici maqnit sahəsində orbitlər elə istiqamətdə yönəlməlidir ki, həmin orbitlər üzrə hərəkət edən
elektronun impuls momenti
e
L sahə istiqamətində
B
olan ox
z üzərindəki proyeksiyası
2
h
-nin tam misillərinə bərabər olsun, yəni impuls momenti də
sahə istiqamətində kvantlanır:
m
L
ez
,
burada
l
m
..
,.........
4
,
3
,
2
,
1
,
0
(cəmi
1
2
l
qiymət)
4. qeyri müəyyənlik prinsipinə görə
e
L
vektoru fəzada
m -in
qiymətində müəyyən (konkret) vəziyyəti ola bilməz- o həmişə oxu
ətrafında fırlanır (θ bucaqlı konus əmələ gətirir)
S-spin kvant ədədi elektronun spin vektorunun hansı
istiqamətdə yönələ biləcəyini müəyyən edir. Elektronun öz oxu
ətrafında fırladığından, o məxsusi impuls momentinə
s
L
malik olur.
1
S
S
L
s
Təcrübi olaraq Ştern və Herlax müəyyən etmişlər ki, elektronun spini
2
1
bərabərdir. Digər
tərəfdən elektronun spini, spin kvant ədədi ilə (S) hasilinə bərabərdir:
S
. buradan aydın olur ki,
spin kvant ədədi ancaq iki qiymət ala bilir:
2
1
S
, bu simvolik olaraq
kimi güstərilir.
Elektronun spini onun yükü və kütləsi kimi ayrılmaz xassəsidir.
Pauli prinsipi. Atomda elektron örtüklərin quruluşu.
Beləliklə atomda elektronun kvant səviyyəsi dörd kvant ədədi ilə təyin olunur. Pauli prinsipinə
(1925) görə hər bir kvant vəziyyətində dörd kvant ədədi eyni olan ancaq bir elektron ola bilər.
Hər bir elektron örtüyü olan laylarda (s,p,d,f,g,h) olan elektronların sayı: 2
1
2
l
düsturu ilə
təyin olunur. Məsələn: S layında (l=0) ancaq iki elektron ola bilər ki, bumlarda spinin işarəsi ilə bir
birindən fərqlənməlidirlər. P layında (l=1), 6 elektron ola bilər, bunlar öç maqnit ədədi ilə fərqlənir
və bunların hər birinin spini də müxtəlif olmalıdır. d layında (l=2), 10 elektron ola bilər.
Hər bir layda olan elektronların sayı işarə olan hərflərin qüvvəti kimi göstərilir.
Elektronların atomdaelektron təbəqələri arasında paylanması Pauli prinsipi və enerjinin
minimum prinsipinə tabedir. Elektron hallarının enerjisi əsasən n və l kvant ədədləri ilə müəyyən
olunur. Atomun bbir haldan digərinə keçməsi kvant ədədlərinin dəyişməsi və elektron təbəqəsinin
dəyişməsi ilə müşayət olunur.
1.
hidrogen atomunda K səviyyəsində 1 elektron (1s) var.
2.
He atomunda K örtüyündə 2 elektron (fərq spinlə ↑↓) olur (1s
2
).
3.
Li-1s
2
2s
2
.
4.
Be-1s
2
2s
2
.
5.
B-1s
2
2s
2
2p
1
.
...........................
...........................
55. Cs-1s
2
2s
2
2p
6
3s
6
3p
6
3d
10
4s
2
4p
6
4d
10
5s
2
5p
6
6s
Atom elektron örtüyündə (K,L,M,N,........) olan elektronların sayı
2
1
0
2
1
2
2
n
l
N
n
l
düsturu
ilə təyin olunur. Məsələn: K örtüyü üçün n=1, N=2; L örtüyü üçün n=2, N=8; M örtüyü üçün n=3,
N=18 və.s.
7
Mövzu № 30 Nüvə fizikası haqda məlumat.
1. Atom nüvəsinin quruluşu. Proton və neytron.
Izotoplar. Nüvə daxilindəki çevirmələr.
2. Kütlə defekti. Rabitə enerjisi.
3. Radioaktivlik.
4. Radioaktiv çevirmə (parçalanma) qanunu.
Atom nüvəsinin quruluşu. Proton və neytron. Izətroplar. Nüvə daxilindəki çevirmələr.
1932-ci ildə, neytronun kəşfindən sonra, D.İvanenko və V.Heyzenberq atom nüvəsinin
modelini vermişlər. Hər bir atomun nüvəsi iki növ zərrəciklərdən- proton (p) və neytronlardan (n)
ibarətdir. Proton və neytrona birlikdə nuklon deyirlər.
Proton (p) (+) yüklü (
Kl
e
q
p
19
10
6
.
1
) zərrəcikdir, onun yükü bir
elementar elektrik yükünə, kütləsi isə
e
p
m
v
k
a
m
1836
.
.
.
1
bərabərdir. Proton hidrogen atomunun
nüvəsidir.
Neytron (n) yüksüz zərrəcikdir, onun kütləsi təxminən protonun kütləsinə
bərabərdir.
Atomun nüvəsini xarakterizə edən əsas kəmiyyətlər yük ədədi Z və kütlə ədədidir A.
Z yük ədədi nüvəyə daxil olan protonların sayını göstərməklə bərabər nüvənin
yükünü xarakterizə edir (nüvənin yükü (+Z)-dir) və elementin periodik (dövri) cədvəlindəki sıra
nömrəsini göstərir.
A kütlə ədədi nüvədəki bütün nuklonların sayına bərabərdir. Kütlə ədədi elementin
atom çəkisinin tam hissəsinə bərabərdir.
Nüvəni
A
Z
X və ya
A
Z
X kimi işarə edirlər. Nüvədəki protonların sayı Z, neytronların sayı
N=A-Z bərabərdir.
Yük ədədləri (Z) eyni, kütlə kütlə ədədləri müxtəlif olan nüvələrə izotrop, kütlə ədədi eyni, yük
ədədləri müxtəlif olan nüvələrə isə izobar deyirlər.
Məsələ 1: hidrogenin üç izotopu var:
1
1
H adi hidrogen və ya protiy;
2
1
H - ağır hidrogen və ya
deyteriy;
3
1
H - çox ağır hidrogen və ya tritiy (bu radioaktivdir). Oksigenin uç stabil izotopu var:
16
8
O
;
;
17
8
O
;
;
18
8
O
Məsələ 2:
40
18
Ar
və
40
20
Ca
- izobardırlar.
Neytronların sayı eyni olan nüvələrə izoton deyirlər (məsələn:
13
6
C
və
14
7
N
).
Z və A eyni olan, yarım parçalanma periodları müxtəlif olan nüvələrə izomer deyirlər.
Məsələn:
80
35
Br
iki izomeri var; birinin
q
d
T
18
2
1
, digərinin
saat
T
4
.
4
2
1
.
Nüvələrin radiusu çox kiçikdir.
Fermi
A
sm
A
r
nьv
3
.
1
10
3
.
1
13
3
sm
Fermi
13
10
1
sm
r
hidrogen
13
10
3
.
1
sm
r
uran
13
10
5
.
7
Deməli nüvənin həcmi onun kütləsi ilə matənasibdir (yəni nuklonların sayı ilə)
Neytronların sayının protonların sayına
Z
N
olan nisbət 1-dən- 16-dək dəyişir. Nüvədəki əlavə
neytronlar nüvəni möhkəmlədirlər, onlar protonların kulon itələməsini kompensasiya edərək
nüvənin dayanıqlığını təmin edirlər.
Ancaq
Z
N
nisbəti enerji baxımından sərfəli olmazsa nüvə dayanıqsız olur və parçalanaraq
dayanıqlı sistemlər yaradır.
Nüvənin spini onu təşkil edən nuklonların spinlərinin vektorial cəminə bərabərdir.
P, n, və e spin momentləri eynidir və
2
bərabərdir, spinləri isə
2
1
-dir.
8
Nuklonların sayı (A) tək olarsa nüvənin spini kəsr ədəddir, cüt olarsa ya tam ədəddir
(
2
1
14
7
, H
N
), yaxud sıfırdır (
12
8
O
,
12
6
C
).
Nüvənin bu modeli əsasında Pauli β-parçalanmasını izah etmişdir. β-parçalanmada nüvədən
elektrondan başqa, yüksüz çox kiçik kütləli digər bir zərrəcikdə atılır. Bu zərrəciyi neytrino
adlandırmışdır. Nəzərə alaraq neytrinonun mövcud olması belə təsdiq edilirdi.
2
spinli neytronun P və e-na çevrilməsində onların spinləri
paralel olarsa cəmi moment
və
əks olarsa cəmi moment sıfra bərabər ola bilər. Impuls momentinin saxlanması qanunu
ödənməsi üçün
2
spinli üçüncü zərrəcikdə əmələ gəlməlidir. Bu da neytrinodur.
Neytrino maddə ilə çox zəif əlaqədədir. Neytrinonu
0
0
işarə etsək neytronun çevrilmə
realsiyası belə yazılar. Sərbəst halda n stabil deyil (yəni radioaktivdir), o özbaşına parçalanaraq P-a
çevrilir və elektronla (
0
1
e ), antineytrino (
0
0
~
) buraxır. Parçalanma yarımperiodu
12
dəqiqədir.
çevrilmədə:
enerji
e
p
n
0
0
0
1
1
1
1
0
~
çevrilmədə:
0
0
0
1
1
0
1
1
e
n
enerji
p
- pozitron (
0
1
e ) atılır.
Belə çevrilmədə məlumdur:
0
0
1
0
0
1
1
1
n
e
p
Bu çevrilmədə nüvə öz elektronlarından birini “tutur” və neytrino “atır”. Nəticədə nüvə
protonlarının biri neytrona çevrilir və nüvənin yükü (e) bir qədər azalır.
Kütlə defekti. Rabitə enerjisi.
Nüvədəki nuklonlar bir biri ilə nüvə qüvvəsi ilə bağlıdır. Bu nə qravitasiya, nə elektrik, nə
də maqnit qüvvəsidir. Nüvə qüvvəsi yüksüz neytronları bir biri ilə nağladığı kimi neytronla proton
arasında da təsir göstərir. Hazirda bu qüvvənin təbiəti tamamilə aydınlaşdırılmayıbdır.
Nuklonlar arasındakı məsafə
13
10
5
.
0
sm-dən az olduqda, bu cəzbetmə qüvvəsi dəfetmə
qüvvəsinə çüvrilir. Nuklonlar arasındakı məsafə
13
10
3
sm olduqda bu təsir qüvvəsi praktiki
olaraq yoxa çıxır.
Nüvədə nuklonları bir birindən ayırmaq üçün lazım olan enerji nüvənin rabitə enerjisi adlanır.
Nüvədən bir nuklonu ayırıb uzaqlaşdırmaq üçün görülən işə nuklonun rabitə enerjisi deyilir.
Nüvənin kütləsinin təyin edilməsi güstərir ki, nüvənin sükunət kütləsi onu təşkil edən
nuklonların sükunət kütləlkərinin cəmindən həmişə kiçikdir:
nuklon
nьv
m
m
.
Bunun səbəbi nuklonlar birləşərək nüvə əmələ gətirərkən enerjinin ayrılmasındandır.
Bu (
nьv
m
və
nuklon
m
) kütlələrin fərqinə nüvənin kütlə defekti deyilir:
m
nuklon
m
-
nьv
m
və ya
nьv
n
p
m
m
Z
A
m
Z
m
.
Enşteyn düsturuna görə nuklonlardan nüvə əmələ gələn zaman ayrılan enerji belə hesablanır.
nьv
n
p
rab
m
m
Z
A
m
Z
c
m
c
W
2
2
.
Burada:
nьv
m
=
e
atom
m
Z
M
olduğundan
e
atom
n
p
rab
Zm
M
m
Z
A
m
Z
c
W
2
və ya
atom
n
e
p
rab
M
m
Z
A
m
m
Z
c
W
)
(
2
alırıq.
Radioaktivlik.
Atom nüvəsinin özbaşına digər nüvələrə çevrilməsinə təbii radioaktivlik deyilir. Nüvə
reaksiyası vasitəsi ilə əldə edilən nüvənin radioaktivliyinə süni radioaktivlik deyilir.
Nüvələrin radioaktiv çevrilməsi zamanı müxtəlif növ şüalanma (
,
,
şüalanma) və bir sıra
elementar zərrəciklərlə müşayət olunur. təcrübə yolu ilə
,
,
şüaların aşağdakı xassələri təsdiq
edilmişdir.
9
1. α-şüalanma (alfa-zərrəciklər) müsbət 2e yüklü olub helium (
4
2
He ) nüvələri selidir, və
onlar nüvədən
saat
km
4
10
~
sürətlə,2-5 MeV enerji ilə çıxır.
çevrilmə kütlə ədədi
200
A
və
yük ədədi
82
Z
olan ağır nüvələrin ağır xassəsidir.
zərrəciklərin əmələ gəlməsi prosesi qğır
nüvələrin daxilində onların parçalanması zamanı baş verir.
zərrəciklərin hər biri 2p və 2n-dan
ibarətdir.
zərrəciklərin maddə ilə güclü qarşılıqlı əlaqədə olduğundan o qazlara
d
atm
p
1
0
- bir
neçə sm , bərk cisimlərə
sm
4
10
~
, mayelərə və bioloji hüceyrəyə - 0.1 mm-dək nüfuz edir. Kağız və
ya paltar
zərrəcikləri heç buraxmır.
2. β-şüalanma (β-zərrəciklər) böyük sürətlə hərəkət edən elektronlar (
0
1
e ) və ya pozitronlar
(
0
1
e )-dir. Elektronlar və pozitronlar nüvə daxilində n-un-p-na çevrilməsi nəticəsində yaranır
(dayanıqsız olan artıq neytronları olan nüvələrdə):
0
0
0
1
1
1
0
~
e
p
n
və ya p-un-n-na çevrilməsi
zamanı (n-lar çatmayan nüvələrdə):
0
0
0
1
1
0
1
1
e
n
p
. Bu reaksiyalarda zərrəciyin spinləri,
yükləri və enerjisi cəmi sabit qalır. β-zərrəciyin enerjisi 10 MeV-ədək olur. Onların ionlaşdıma
qabiliyyəti
zərrəciklərinkindən yüzlərlə azdır. Ona görə də onlar maddəyə daha çox nüfuz
edirlər (qazlara-10
2
m, metallarda ~mm, bioloji hücüyrələrdə- 15mm-dək)
3.γ-şüalanma adətən α və β- çevrilmə zamanı baş verir. γ-şüalanmanın spektrinin diskret
olması (habelə
-şüalarının spektrinin diskretliyi) belə nəticə çıxarmağa imkan verir ki, nüvənin
enerji spektri diskretdir. Bu nəticə γ-şüalanmanın mexanizmini aydınlaşdırmağa imkan verir.
Nüvələr adətən müxtəlif energetik hallarda ola bilir. Məsələn:
n
W
W
W
..
,.........
,
2
1
. Bir enerjihaldan
i
W o birinə
k
W keçid
ki
h
enerjisinin şüalanması ilə nəticələnir:
k
i
ki
W
W
h
Nüvənin şüalanması nəzəriyyəsi də atomun şüalanması nəzəriyyəsi kimidir. Ölçmələr göstərir
ki, bu enerji böyükdür(
eV
6
5
10
10
~
). Bu γ-şüaların uzunluğu çox kiçik olması deməkdir
(
nm
1
.
0
)
γ-şüaları sərt (böyük
olan) elektromaqnit dalğasıdır və α və β-şüalara nisbətən çox böyuk
nüfuzetmə qabiliyyətinə malikdir (qazlara-10
2
m, metallarda 5 sm-dək)
Radioaktiv çevrilmə (parçalanma) qanunu.
Radioaktiv şüalanmanın intensivliyi zaman keçdikcə azalır, çünki şüalanma nəticəsində
radioaktiv maddənin miqdarı azalır.
1905-ci ildə Fon Şveydler belə nəticəyə gəlmişdirki,vahid zamanda çevrilən atomların sayı
atomların ümumi sayı ilə mütənasibdir.
Fərz edək ki, verilmiş anda radioaktiv elementin atomlarının sayı N olmuşdur. Əgər
dt
zaman
fasiləsində şüalanan atomların sayı
dN
olarsa,
dt
dN
radioaktiv maddənin aktivliyi adlanır və
N
dt
dN
~
olur.
Onda azalan (-) atomların sayı belə olar:
Ndt
dN
Burada
- parçalanma sabiti adlanır və radioaktiv maddənin parçalanma sürətini xarakterizə
edir.
Buradan
dt
N
dN
. Bu ifadəni inteqrallayaq:
t
N
N
dt
N
dN
0
0
Burada
0
N
- başlanğıc (t=0) anda və N - t anındakı radioaktiv atomların sayıdır.
t
N
N
t
N
N
0
0
ln
ln
ln
10
t
e
N
N
0
və ya
t
e
N
N
0
(1)
bu radioaktiv parçalanma qanunudur.
t zaman müddətində parçalanan atomların sayı:
)
1
(
0
0
0
0
t
t
e
N
e
N
N
N
N
bərabərdir.
Parçalanma sürəti adətən yarımparçalanma periodu (T) ilə xarakterizə edilir. Götürülmüş
radioaktiv maddənin atomlarının yarısının parçalanmasına lazım olan zaman müddətinə
yarımparçalanma periodu deyilir, yəni t=T olanda
2
1
0
N
N
olur və (1)
düsturundan alırıq:
T
2
1
ln
və ya
,
2
ln
T
2
ln
T
(2)
693
.
0
2
ln
Burada
1
radioaktiv atomun yaşama müddətidir.
Radioaktiv elementlər aktivliyi ilə xarakterizə edilir. Aktivlik vahid
zamanda parçalanmış atomların sayı ilə təyin olunduğundan yaza bilərik:
T
N
dt
dN
A
2
ln
san
parcalanma
el
bek
Bk
A
ker
Bk
ri
k
10
10
7
.
3
ü
1
yəni,1q Ra-un 1sn-də parçalanan atomların sayı
10
10
7
.
3
-dur.
Qrafikdə
1
radioaktivnüvənin ortayaşamamüddətidir.
Bk
A
400
olarsa, heç bir təhlükəsizlik tədbiri görmək lazım deyil.
Bk
A
1000
olarsat\hlükəsizliktədbirlərə ehtiyacvar.
olarsa,
xüsusi
təhlükəsizlik
tədbirlərinə
ehtiyac
var.
Bk
A
7
10
Dostları ilə paylaş: |